[发明专利]一种碳化硅、二硼化钛复合陶瓷材料的制作方法及其应用

说明书

本发明提供一种碳化硅、二硼化钛复合陶瓷材料的制作方法及其应用，涉及复合材料技术领域，包括以下步骤：将甲基丙烯酸甲酯、交联剂TAIC、聚乙烯吡咯烷酮加入到蒸馏水中，搅拌升温；加入二硼化钛和改性碳纤维粉，球磨5‑10h，再加入碳化硅、钴粉、乳化剂和聚乙二醇，继续球磨10‑20h后，得到混合浆料；向混合浆料中滴加过硫酸铵做引发剂，滴加结束后抽真空，升温至30‑35℃反应，转移注入模具中，45℃保温反应10‑20h后，75℃保温反应2h，最后95℃保温反应30min，取出模具，得到胚体；将干燥后的胚体放入马弗炉中升温排胶；将压制后的胚体置于烧结炉中烧结，本发明杨氏模量适中，硬度高，且具有一定的抗冲击韧性，防御连续多次打击效果好，可以有效对目标起到保护。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种碳化硅、二硼化钛复合陶瓷材料的制作方法及其应用。

背景技术

防弹材料一直是各个国家军工企业研究的重中之重，美国自上世纪70年代，就开始进行新一代陶瓷、陶瓷/复合防弹材料的研制，其中以氧化铝/高性能聚乙烯纤维、碳化硼/芳纶复合材料为代表。

从2000年开始，国内也开始逐渐进行陶瓷防弹材料的研制和生产，目前国内防弹材料主要有氧化铝、碳化硼、碳化硅三种，其中各有其优缺点，氧化铝密度高(3800kg/m³)、硬度较低(1800kg/mm²)，但是性价比高；碳化硼密度最低(2500kg/m³)，硬度最高(3000kg/mm²)，但是性价比最低，碳化硅密度(3200kg/m³)、硬度(2700kg/mm²)、性价比都适中。

二硼化钛属于难熔硬质材料，是新兴的工程陶瓷材料之一。它特有的晶体结构决定了它具有优异的物理化学性能，如：高熔点、高硬度、高弹性模量、好的耐磨性以及优异的导热导电性和耐酸蚀性，使其在结构材料、功能材料和复合材料等领域具有广阔的应用前景。

目前，二硼化钛已经可以在军事上用作理想的防弹装甲。但是由于其密度相对于其他防弹材料较高(4500kg/m³)，因而多被应用于重型装甲，可以防止大口径弹如反坦克弹的破坏，但是却无法应用在头盔、防弹衣插片等领域。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种碳化硅、二硼化钛复合陶瓷材料的制作方法及其应用。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种碳化硅、二硼化钛复合陶瓷材料的制作方法，包括以下步骤：

(1)将甲基丙烯酸甲酯、交联剂TAIC、聚乙烯吡咯烷酮加入到蒸馏水中，100r/min搅拌升温至40-50℃，得到预混液；

(2)向预混液中加入二硼化钛和改性碳纤维粉，球磨5-10h，球磨机转速为150-250r/min，再加入碳化硅、钴粉、乳化剂和聚乙二醇，保持球磨机转速不变，继续球磨10-20h后，得到混合浆料，测试混合浆料粘度，达到5000cp后进行后续操作，否则继续球磨；

(3)向混合浆料中滴加过硫酸铵做引发剂，滴加结束后抽真空，40r/min搅拌升温至30-35℃，反应30-40min后，转移注入模具中，将灌好的模具放入烘箱中，45℃保温反应10-20h后，75℃保温反应2h，最后95℃保温反应30min，取出模具，脱模，得到胚体，将胚体放入烘箱中80-100℃干燥5-10h；

(4)将干燥后的胚体放入马弗炉中升温排胶，4-6℃/min缓慢升温至280℃，保温2-4h后，缓慢升温至500℃，保温5-10h，再缓慢升温至960℃，保温2-4h h，随炉空冷，将排胶后的胚体置于冷等静压机中压制，压力为120-150MPa，保压时间30-50s；